浸水煤体静动力学特性与宏细观防冲机制
王爱文1
范德威2
潘一山1
代连朋1
李超然3
杨凯磊3
张巍4
刘兴发5
刘瀚琦5
卢闯6
1.辽宁大学灾害岩体力学研究所,辽宁 沈阳 110036;辽宁大学煤矿冲击地压机理与防控技术国家矿山安全监察局重点实验室,辽宁 沈阳 1100362.辽宁大学灾害岩体力学研究所,辽宁 沈阳 110036;辽宁大学煤矿冲击地压机理与防控技术国家矿山安全监察局重点实验室,辽宁 沈阳 110036;辽宁大学环境学院,辽宁 沈阳 1100363.辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁 阜新 1230004.沈阳焦煤股份有限公司,辽宁 沈阳 1101225.抚顺矿业集团有限责任公司,辽宁抚顺 1130086.辽源矿业(集团)有限责任公司,吉林辽源 136201
摘要：水化作用弱化冲击倾向性煤体宏细观力学性质,改善煤体应力波能量折反射能力,降低注水巷道冲击释能危险性.为探究水化作用下冲击倾向性煤体能量演化机制,开展了不同含水率下单轴压缩、冲击加载试验,基于能量原理分析了不同含水率冲击倾向性煤体动静载能量演化规律.利用电镜扫描和X射线衍射设备检测了冲击倾向煤体冲击破裂面粗糙度分形特征以及元素占比,揭示了含水率对煤体细观冲击破裂面粗糙性和矿物元素质量的影响规律,探讨了冲击应力波作用下冲击倾向性煤体浸水增裂防冲机制.结果表明:①从干燥到饱水状态,动静压缩下冲击倾向性煤体破坏裂纹数量增多和曲折性增强,脆性减弱,韧性塑性显著增强.强冲击倾向性煤相较于弱冲击倾向性煤破坏更剧烈,裂纹相对较少.②提高含水率削弱了冲击倾向性煤体动静载弹性应变能积聚能力,总释放能量减少.冲击动载下弱冲击倾向煤反射能占比从55%增至70%,透射能占比从9%衰减至3%,强冲击倾向煤反射能占比从 24%增至 50%,透射能占比从 40%衰减至 10%.③加强水化作用使冲击倾向性煤体破裂面的粗糙度和分形维数呈下降趋势,弱化了局部细观裂纹产生的能耗,继而相同冲击动能下冲击倾向煤体冲击裂纹数量增加,应力波在微裂纹中产生更多折射和反射路径,冲击能量在折反射中快速衰减,最终降低冲击释能危险性.
关键词：冲击地压冲击倾向性浸水煤体能量演化规律冲击破裂面粗糙度与分形特征
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52374201)国家重点研发计划(2022YFC3004605)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：18( 78-95 )
英文信息